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混凝土是土木与水利工程中应用最广泛的工程材料,强度是它的最重要的力学性能指标。这是因为混凝土结构物主要都是用来承受荷载或抵抗各种作用力。同时在工程上还要求混凝土具有其它性能,如抗渗性、抗冻性及耐磨等。但是这些性质与混凝土强度之间往往存在着密切的联系。一般来讲,混凝土的强度愈高,弹性模量越大,抗渗性、抗冻性、抵抗风化和某些侵蚀介质的能力也愈高;另一方面,强度愈高,往往干缩也较大,同时较脆、易裂。因此,常用混凝土的强度来评定和控制混凝土的质量、评价各种因素以及对指标的影响程度。而抗压强度则作为划分混凝土标号的标准。针对西部地区混凝土建筑物存在的问题,本文通过充分利用宁夏地区工业废渣(煤矸石、粉煤灰、矿渣)资源,结合外加剂,同时在混凝土中掺入一定量的硅粉,通过正交试验设计、方差分析、宏观和微观相结合,确定四者之间的最优配合比,制备出了工作性能好的复合高强高性能混凝土,并对其强度及性能进行研究。得出以下结论: (1) 通过试验证实,煤矸石用量优化达到最佳匹配时,可以提高混凝土的抗压强度,而且煤矸石与硅粉混合掺入时(掺硅粉5%和煤矸石15%),混凝土28d抗压强度比基准混凝土28d抗压强度高3.6%,硅粉能激发煤矸石的活性增强混凝土早期强度。 (2) 煤矸石能与多种混合材复合并提高强度显著,混凝土28d抗压强度最优配合比为A1B2C2D2E2F2。28d抗拉强度最优配合比为A1B2C2D2E2F2。 (3) 根据正交试验方差分析结果得出:水胶比对混凝土28d强度影响高度显著,外加剂及煤矸石对混凝土28d抗压强度影响显著,矿渣对混凝土28d强度有一定的影响。 (4) 通过对几种混合材复掺的混凝土抗压强度测试与分析,得到本研究条件下的复掺混凝土的最优配比为:A1B2C2D2E2,28d抗压强度为60.4Mpa。 (5) 复掺硅粉、粉煤灰、磨细矿渣和煤矸石一方面改善了微粒级配,另一方面硅粉、粉煤灰、矿渣和煤矸石的水化进程形成了孔隙填充互补,从而使复掺混凝土表现出复合互补效应。 (6) 高性能混凝土是一种多组分复合材料,各组分性能的叠加效应表现得十分明显。因此,可选用两种以上矿物掺合料加上两种以上外加剂同时复掺,以进一步改进性能和取得某种特性‘6。了。本试验所掺的四种矿物掺合料加两种外加剂(减水剂和引气剂)同时复掺,得到了比较好的效果。 该项目的研究,既提高了混凝土的强度及耐久性性能,又利用了大量的废料,降低了工程造价,保护了生态环境。同时还缓解了西部大开发对资源、能源的巨大要求。因此,该项目的研究和推广有着广泛的理论和实际应用价值、不可估量的经济效益和社会效益。